RCE DIEM. DIEM - Strumento di misura della costante dielettrica relativa di liquidi a bassa conducibilità. Principio di funzionamento

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1 1 RCE DEM DEM - Stumento di misua della costante dielettica elativa di liquidi a bassa conducibilità. Pincipio di funzionamento La misua della costante dielettica elativa avviene misuando la capacità di un condensatoe, la cella di misua, ta le cui amatue viene immesso il liquido. Come è noto la capacità di un condensatoe con dielettico è data da: C = C 0 ε dove C 0 è la capacità del condensatoe nel vuoto, ε è la costante dielettica elativa del liquido. n aia la capacità del condensatoe è con buona appossimazione uguale alla capacità nel vuoto, infatti la costante dielettica elativa dell aia, a pessione nomale, è molto possima ad 1. DEM effettua la misua della capacità applicando una tensione sinusoidale di cica 0.6 volt efficaci alla fequenza di 1 MHz, ad una delle amatue della cella di misua, e misuando la coente isultante sull alta amatua (fig. 1). 1 MHz 0,6 Veff Cella Convetitoe coente tensione Fig. 1 n pesenza di un dielettico senza pedite, la coente in modulo è espessa da: = V ω C con ω = π f e isulta sfasata in anticipo di 90 ispetto alla tensione. RCE S..l. - Via Salvatoe Calenda, 6A SALERNO - tel fax sito web:

2 Fig. liquidi consideati comunemente dielettici, in ealtà pesentano una ceta conducibilità. Ciò compota che la cella si deve appesentae come un condensatoe con in paallelo una conduttanza coispondente alle pedite nel liquido. n tale modello la coente in modulo è espessa da: = V G + ( ω C) con G = 1 conduttanza della cella. R Petanto la conducibilità del liquido compota un aumento del modulo della coente. E necessaio quindi dispoe di un ivelatoe che sia in gado di distinguee la componente della coente dovuta alla capacità della cella da quella dovuta alla conduttanza della cella (fig. ). RCE S..l. - Via Salvatoe Calenda, 6A SALERNO - tel fax sito web:

3 3 n notazione vettoiale (fig. 3) la coente è data da: = V ( G + j ω C) j V ω C V G Fig. 3 Si noti quindi che la componente della coente dovuta alla capacità è sempe in anticipo di 90 ispetto alla tensione, mente la componente dovuta alla conduttanza è in fase con la tensione. l cicuito elettonico di misua è costuito in modo da ilevae sepaatamente le due componenti. La componente capacitiva viene misuata pe isalie alla costante dielettica elativa, mente la componente esistiva viene misuata solo pe segnalae i liquidi che pesentano una eccessiva conducibilità, tale da pegiudicae la funzionalità dello stumento. L accuatezza della misua della costante dielettica è miglioe quando G << ω C Lo stumento non è idoneo a misuae liquidi con fote conducibilità, come le soluzioni ioniche. valoi misuati delle coenti vengono tasmessi, tamite una intefaccia seiale, ad un pesonal compute in ambiente MS-DOS. Uno specifico softwae consente di gestie, su una unica pota seiale, più stumenti di misua, povvedendo ad eseguie le oppotune taatue, a scegliee la scala di misua, a fonie i isultati delle misue. Esso inolte può fonie una stampa delle taatue e delle misue effettuate da ciascuno stumento. RCE S..l. - Via Salvatoe Calenda, 6A SALERNO - tel fax sito web:

4 4 Cella di misua La cella di misua, fissata allo stumento, è costuita in ottone nichelato, ichiede un volume di cica 15 ml di liquido, ed è dotata di una camicia in cui si può fa cicolae acqua pe la temostatazione. Essa è sostanzialmente un condensatoe di cica 10 pf di capacità in aia, ta le cui amatue viene immesso il liquido di cui si vuole misuae la costante dielettica elativa. Entambe le amatue sono isolate dalla massa e ciascuna si collega allo stumento di misua tamite un cavo coassiale ed un connettoe BNC. L immisione del liquido avviene attaveso una apetua sulla pate supeioe della cella che si può chiudee con un apposito copechio pe idue l evapoazione. Lo scaico del liquido avviene attaveso un ubinetto a sfea collocato sulla pate infeioe della cella. Tutte le pati in contatto con il liquido sono costuite in ottone nichelato od in teflon. Stumento elettonico Lo stumento elettonico è acchiuso in un contenitoe in metallo delle dimensioni di cm. L assenza di pati in mateiale plastico assicua una buona esistenza ad eventuali spuzzi di liquidi oganici. Sul pannello fontale sono pesenti l inteuttoe ed un LED di accensione, due connettoi BNC a cui si collega la cella di misua. Sul pannello posteioe sono pesenti la pesa di alimentazione di ete con fusibile di potezione, un deviatoe con indicazione decimale da 0 a 9 pe impostae il numeo logico dello stumento, un connettoe DB9 femmina ed un connettoe DB9 maschio pe i collegamenti seiali RS3C. Collegamento degli stumenti ta loo e col pesonal compute Uno o più stumenti, fino ad un massimo di 10, possono essee collegati ad una unica pota seiale del pesonal compute. l collegamento avviene nel seguente modo: Un cavo seiale con connettoi DB9 maschio da un lato e femmina dall alto, fonito con gli stumenti, deve essee collegato alla pota COM del pesonal compute con l estemo col connettoe femmina, ed ad uno degli stumenti all alto estemo. Da questo stumento deve patie l alto cavo seiale con connettoi DB9 maschio e femmina, anch esso fonito con gli stumenti, che va inseito con l estemo col connettoe femmina nell alto connettoe DB9 pesente sullo stumento, e con l alto estemo ad un successivo stumento. RCE S..l. - Via Salvatoe Calenda, 6A SALERNO - tel fax sito web:

5 5 Softwae di gestione delle misue l softwae fonito a coedo dello stumento è costituito dall eseguibile DEM.EXE e dai file DATTAR.DAT, LOG0.DAT e LOG1.DAT che devono essee installati in un unica diectoy su un pesonal compute in ambiente MS-DOS dotato di pota seiale COM. DEM.EXE gestisce due stumenti e pemette di taali, di selezionane la potata, di effettuae le misue, di egistae i dati di taatua e le misue. Le funzioni elative alla misuazione disponibili sono: <S> selezione stumento; <P> seleziona la potata 1 o pe lo stumento selezionato; <T> taatua dello stumento selezionato. Bisogna immettee una descizione pe le sostanze che si utilizzano pe ogni punto di taatua; <M> attiva la misua pe tutti gli stumenti taati ed inizializzati; Le funzioni elative alla egistazione dei dati sono: <> inizializza il file di log pe lo stumento selezionato. Bisogna immettee una descizione pe la sessione che si sta iniziando; <R> egista la misua ipotata dallo stumento selezionato. Bisogna immettee una descizione del liquido che si sta esaminando; <U> egista i dati di taatua dello stumento selezionato; <A> stampa il file di log dello stumento selezionato, in modalità ASC, 60 ighe di 70 caattei pe pagina. Modalità opeative 1) Lasciae acceso lo stumento DEM pe almeno 0 minuti pima di iniziae qualsiasi taatua o misua. ) Lo stumento ha due potate di misua, la pima idonea pe costanti dielettiche elative compese ta 1 e 1, la seconda pe costanti dielettiche compese ta 8 e ) Effettuae una taatua con due liquidi con costanti dielettiche note i cui valoi siano appesentativi della minima e della massima costante dielettica da misuae. l softwae effettua una intepolazione lineae ta questi due punti di taatua. l valoe misuato può anche essee esteno all intevallo di taatua, tuttavia la pecisione miglioe si ottiene quando si dispone di punti di taatua poco distanti dalla misua. Nel caso della potata 1, cioè pe costanti dielettiche compese ta 1 e 1, un punto di taatua può essee costituito dalla cella vuota, a cui si attibuisce il valoe 1.0 di ε. RCE S..l. - Via Salvatoe Calenda, 6A SALERNO - tel fax sito web: